● 提升帶寬是重點(diǎn)
從內(nèi)存的發(fā)展過(guò)程來(lái)看,DDR內(nèi)存每代的升級(jí)都是以提升帶寬為目的,DDR3面世也是為了進(jìn)一步地提升內(nèi)存帶寬,為FSB越來(lái)越高的CPU提供足夠的匹配指標(biāo)。DDR2內(nèi)存雖然也可以突破1066MHz的極限頻率,但它的良率及成本都不理想,造成價(jià)格一直無(wú)法降低。這也是其一直在高端發(fā)燒用戶(hù)中徘徊的原因。
要用低成本切入到更高的頻率的話,新一代的解決方案也就應(yīng)運(yùn)而生,這也就是DDR3內(nèi)存出世的原因。從技術(shù)指標(biāo)上看,DDR3內(nèi)存的起跑頻率就已經(jīng)在1066MHz上了,盡管延時(shí)參數(shù)方面沒(méi)法與DDR2內(nèi)存相抗衡,但是將來(lái)推出的1600/2000MHz產(chǎn)品的內(nèi)存帶寬肯定大幅度拋離DDR2內(nèi)存,以DDR3 2000MHz為例,其帶寬可以達(dá)到16GB/s(雙通道內(nèi)存方案則可以達(dá)到32GB/s的理論帶寬值),所以將來(lái)DDR3內(nèi)存肯定成為用戶(hù)唯一的高帶寬選擇。
●DDR3內(nèi)存提升頻率的關(guān)鍵技術(shù)
其實(shí)DDR3內(nèi)存提升有效頻率的關(guān)鍵依然是舊招數(shù),就是提高預(yù)取設(shè)計(jì)位數(shù),這與DDR2采用的提升頻率的方案是類(lèi)似的。我們知道,DDR2的預(yù)取設(shè)計(jì)位數(shù)是4Bit,也就是說(shuō)DRAM內(nèi)核的頻率只有接口頻率的1/4,所以DDR2-800內(nèi)存的核心工作頻率為200MHz的,而DDR3內(nèi)存的預(yù)取設(shè)計(jì)位數(shù)提升至8Bit,其DRAM內(nèi)核的頻率達(dá)到了接口頻率的1/8,如此一來(lái)同樣運(yùn)行在200MHz核心工作頻率的DRAM內(nèi)存就可以達(dá)到1600MHz的等值頻率,這種“翻倍”的效果在DDR3上依然非常有效。
迅速充電:內(nèi)存基礎(chǔ)知識(shí)解析
在全面了解內(nèi)存之前,我們必須對(duì)內(nèi)存的基礎(chǔ)知識(shí)有充分的認(rèn)識(shí)。通過(guò)對(duì)內(nèi)存工作原理、作用以及結(jié)構(gòu)的了解,大家將會(huì)更為深刻地明白為何內(nèi)存如此受到重視。
1.內(nèi)存的工作原理
要直觀地理解內(nèi)存的原理的話,我不妨舉例來(lái)說(shuō)。當(dāng)CPU載入一個(gè)應(yīng)用程序,例如文字處理或頁(yè)面編輯。當(dāng)你以鍵盤(pán)輸入指令開(kāi)始,CPI詮釋指令并命令硬盤(pán)將指令或程序載入到內(nèi)存中,當(dāng)數(shù)據(jù)被載入內(nèi)存之后,CPU便能比從硬盤(pán)中存取從而更快速地取得數(shù)據(jù)。
2.內(nèi)存的作用
從功能上理解,我們可以將內(nèi)存看作是內(nèi)存控制器(一般位于北橋芯片中)與CPU之間的橋梁或與倉(cāng)庫(kù)。顯然,內(nèi)存的容量決定“倉(cāng)庫(kù)”的大小,而內(nèi)存的速度決定“橋梁”的寬窄,兩者缺一不可,這也就是我們常常說(shuō)道的“內(nèi)存容量”與“內(nèi)存速度”。
當(dāng)CPU需要內(nèi)存中的數(shù)據(jù)時(shí),它會(huì)發(fā)出一個(gè)由內(nèi)存控制器所執(zhí)行的要求,內(nèi)存控制器接著將要求發(fā)送至內(nèi)存,并在接收數(shù)據(jù)時(shí)向CPU報(bào)告整個(gè)周期(從CPU到內(nèi)存控制器,內(nèi)存再回到CPU)所需的時(shí)間會(huì)。毫無(wú)疑問(wèn),縮短整個(gè)周期是提高內(nèi)存速度的關(guān)鍵,而這一周期就是由內(nèi)存的頻率、存取時(shí)間、位款來(lái)決定。更快速的內(nèi)存技術(shù)對(duì)整體性能表現(xiàn)有重大的貢獻(xiàn),但是提高內(nèi)存速度只是解決方案的一部分,數(shù)據(jù)在CPU以及內(nèi)存間傳送所花的時(shí)間通常比處理器執(zhí)行功能所花的時(shí)間更長(zhǎng),為此緩沖區(qū)被廣泛應(yīng)用。其實(shí),所謂的緩沖器就是CPU中的一級(jí)緩存與二級(jí)緩存,它們是內(nèi)存這座“大橋梁”與CPU之間的“小橋梁”。
3.內(nèi)存帶寬的重要性
通常我們所說(shuō)的內(nèi)存速度實(shí)際上應(yīng)該用“內(nèi)存帶寬”來(lái)表述才更為確切。當(dāng)CPU需要內(nèi)存中的數(shù)據(jù)時(shí),它會(huì)發(fā)出一個(gè)由內(nèi)存控制器所執(zhí)行的要求,內(nèi)存控制器接著將要求發(fā)送至內(nèi)存,并在接收數(shù)據(jù)時(shí)向CPU報(bào)告整個(gè)周期(從CPU到內(nèi)存控制器,內(nèi)存再回到CPU)所需的時(shí)間。毫無(wú)疑問(wèn),縮短整個(gè)周期也是提高內(nèi)存速度的關(guān)鍵,這就好比在橋梁上工作的警察,其指揮疏通能力也是決定通暢度的因素之一。
內(nèi)存帶寬為何會(huì)如此重要呢?在回答這一問(wèn)題之前,我們先來(lái)簡(jiǎn)單看一看系統(tǒng)工作的過(guò)程。CPU接收到指令后,它會(huì)最先向CPU中的一級(jí)緩存(L1 Cache)去尋找相關(guān)的數(shù)據(jù),然一級(jí)緩存是與CPU同頻運(yùn)行的,但是由于容量較小,所以不可能每次都命中。這時(shí)CPU會(huì)繼續(xù)向下一級(jí)的二級(jí)緩存(L2 Cache)尋找,同樣的道理,當(dāng)所需要的數(shù)據(jù)在二級(jí)緩存中也沒(méi)有的話,會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)向L3 Cache(如果有的話,如Xeon處理器)、內(nèi)存和硬盤(pán)。由于目前系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)量都是相當(dāng)巨大的,因此幾乎每一步操作都得經(jīng)過(guò)內(nèi)存,這也是整個(gè)系統(tǒng)中工作最為頻繁的部件。如此一來(lái),內(nèi)存的性能就在一定程度上決定了這個(gè)系統(tǒng)的表現(xiàn),這點(diǎn)在多媒體設(shè)計(jì)軟件和3D游戲中表現(xiàn)得更為明顯。
內(nèi)存帶寬的計(jì)算方法并不復(fù)雜,大家可以遵循如下的計(jì)算公式:帶寬=總線寬度×總線頻率×一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)交換的數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)。很明顯,在這些乘數(shù)因子中,每個(gè)都會(huì)對(duì)最終的內(nèi)存帶寬產(chǎn)生極大的影響。然而,如今在頻率上已經(jīng)沒(méi)有太大文章可作,畢竟這受到制作工藝的限制,不可能在短時(shí)間內(nèi)成倍提高。而總線寬度和數(shù)據(jù)包個(gè)數(shù)就大不相同了,簡(jiǎn)單的改變會(huì)令內(nèi)存帶寬突飛猛進(jìn)。
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